石墨烯及其气凝胶的制备方法综述

石墨烯是一种只有一个原子层厚度的片状二维碳材料,由于具有优异的电学、热学和光学性能,使其迅速成为世界范围内的研究热点。本文总结了石墨烯及其三维结构气凝胶的制备方法,对不同制备方法所得气凝胶的结构与性能差异进行对比,并对其应用进行了展望。新的研究表明,在电子器件、形状记忆复合材料、电磁吸波材料、污水处理等领域三维结构石墨烯更能充分发挥其优秀性能,因此三维结构石墨烯具有很大的应用前景。     

石墨烯纳米孔传感器制造与单分子过孔形态检测

石墨烯是已知最薄的二维材料,其厚度仅为0.335 nm。与传统固态纳米孔相比,石墨烯纳米孔传感器具有极高的检测分辨率。通过MEMS工艺与二维材料湿法转移工艺组合制造出石墨烯薄膜芯片。其中,使用Raman和氦离子显微镜成像判别转移后石墨烯质量。随后,采用氦离子束刻蚀技术在单层石墨烯薄膜上制造出直径为20 nm的石墨烯纳米孔。测量出石墨烯纳米孔传感器电流-电压关系,与经典纳米孔电导理论符合。本论文研究表明单层石墨烯纳米孔传感器检测可检测出牛血清蛋白(Bovine serum albumin, BSA)水平,垂直和旋转三种过孔形态,阻塞电流值分别为1200 pA, 150 A, 650 pA。同时也辨识出多分子同时过孔信号,BSA分子排列成三角形状穿过石墨烯纳米孔。     

石墨烯原子级层间剪切作用研究获进展

正中国科学院国家纳米科学中心纳米系统与多级次制造重点实验室研究员张忠、刘璐琪和清华大学教授徐志平合作,设计和发展了微纳鼓泡力学实验技术,精确表征了双层石墨烯层间的范德华剪切作用。二维材料表现出多种优异和新奇的特性,得到了广泛关注和研究。实际上,由于制备技术的限制或者功能设计的需要,目前在应用中单原子层的二维材料往往堆叠成多层结构,多层石墨烯/聚合物复合材料、多级次层状结构二维材料电容器、     

TMDs和黑磷二维材料与器件的制备表征及光电性能调控

正二维材料是厚度只有一个或几个原子层的晶体材料,所有原子都在二维平面内成键,层间只有范德华相互作用力。最早被发现的二维材料是2004年从石墨中被分离出来的石墨烯。后来人们又陆续发现了大量的二维材料,涵盖了导体、半导体和绝缘体,其中半导体二维材料最受关注,如过渡金属二硫族化物(TMDs)和黑磷。二维材料众多的家庭成员和丰富的特性构成了组成复杂纳米机电系统的所有基本元素。二维材料前所未有的物理、光电特性使其具有十分广阔的器件应用前景。单原     

“白色石墨烯”可大幅提升陶瓷材料性能

正美国科学家提出,在陶瓷材料里掺入纳米材料"白色石墨烯",可大幅提升陶瓷材料的强度、韧性以及耐热、耐辐射等能力,有潜力用于核工业、航天等需要高性能复合材料的领域。白色石墨烯是六方氮化硼的别名,它是二维材料家族的一员,结构与石墨烯相似,是六边形网格组成的超薄平面,但与石墨烯不同的是,其中的原子不是碳原子而是氮原子和硼原子。     

新型石墨烯基纳米卷传感器可模仿狗鼻子检测气体

正近日,中国研究人员在最新一期《美国化学学会·纳米》杂志发表报告说,他们开发出可以模仿狗鼻子嗅觉功能的高质量石墨烯基纳米卷。石墨烯是一种具有蜂窝状二维单原子层的单晶,是碳元素同素异形体的基本组成部分。理论上,石墨烯可以被认为是无限大的芳香族分子,拥有很多卓越的性能。而气体传感器是一种集成气体敏感材料的器件,通过敏感材料对气体分子的吸附,从而导     

若干高性能高分子材料研究进展

近年来,利用石墨烯和聚合物复合以及通过纳米复合实现高分子材料高性能化成为聚合物复合材料新的研究热点和前沿。综述了纳米复合材料与高分子材料高性能化的研究现状,重点分析了石墨烯与聚合物界面之间的氢键、π-π堆栈、共价、配位、成核-结晶五个方面的作用机理;介绍了一些高性能纳米复合材料的主要性能;此外,高分子材料的失效研究和寿命预测对于材料的实际应用具有重要意义,以橡胶密封材料为例,重点讨论了其老化失效机理,以及添加剂、应力和油介质对其老化行为的影响,并指出了其今后的发展方向。     

科学家揭示石墨烯摩擦演化行为机制

正自2004年首次被制备以来,以石墨烯为代表的二维材料因其独特的电、磁、热、力学等性质,成为学术界研究的热点。但是对二维材料摩擦过程中展现出的演化行为,迄今传统的微观摩擦理论未能给出一个合理的解释。西安交通大学研究人员通过原子模拟,首次重现了石墨烯摩擦行为的所有核心现象,并提出了二维材料可能存在的一种全新的摩擦演化及调控机制,即主导界面摩擦(包括其瞬态演化)行为的关键因素是界面的咬合"质量",也就是上下表面     

纳米NbSe_2铜基自润滑复合材料的摩擦学性能

将固相反法制备的纤维和片层结构的2种纳米NbSe2材料分别与铜粉混合,冷压制成纳米NbSe2铜基复合材料。采用SEM、TEM、HRTEM表征其表面形貌、微观结构和相组成,在UMT-2摩擦试验仪上测试其摩擦性能。结果表明,采用固相反应的方法制备的纤维和片层结构的纳米NbSe2材料,具有良好的结晶性和纯度;在铜基复合材料中,纳米NbSe2材料的加入使得复合材料表现出优异的减摩性能;与片层结构相比较,纤维状纳米NbSe2铜基复合材料都具有更低更稳定的摩擦因数。     

石墨烯增强功能梯度圆板受热机作用的响应分析

在推广后的Mian和Spencer功能梯度板理论基础上,研究了石墨烯增强功能梯度圆板受集中力和温度场作用的响应问题.基于修正后的Halpin-Tsai模型,考虑了温度依赖和石墨烯缺陷大小对石墨烯增强复合材料弹性模量的影响.沿板厚方向考虑了三种石墨烯纳米片的分布形式,石墨烯增强功能梯度圆板中心受集中力作用时,该问题转化为...     

科学家原位实时观察硫化钼二维结构形成过程

正二维材料是目前材料研究的重要前沿方向。除石墨烯以外,人们发现不少化合物也可以形成二维结构,其中硫化钼(MoS_2)因其在储能、传感、光电及多相催化等方面具应用潜力,是近年来受到重视的二元体系之一。由于二维材料的理化性质对晶体结构、形貌乃至边缘原子的排列都非常敏感,因此在原子尺度上观察二维结构的形成具有重要的     

少层氧化石墨烯材料的理化性能表征分析

氧化石墨烯材料具有优异的物理化学性质，在能源、环境、生物医药和传感器等众多领域具有广泛应用。氧化石墨烯材料表面具有丰富的电负性官能团，能够与活性组分通过化学耦合作用进行负载和分散，可有效提高复合材料的性能，被认为是理想的载体材料。国家标准定义少层石墨烯材料是3到10个完整的石墨烯层堆垛构成的二维材料。目前很少有文献系统报道少层氧化石墨烯材料的关键理化性能参数的表征分析。本研究基于超声辅助Hummers法制备了高质量少层氧化石墨烯材料，并依据先进表征技术测量分析了少层氧化石墨烯的物相组成、微观结构、厚度/层数、表面官能团、结构缺陷等关键理化性能参数，为氧化石墨烯材料的检测分析及下游粉体复合材料的应用研究提供了重要参考。     

工程师们首次创造出双层硼氢化合物

正美国西北大学的工程师们首次创造出了基于双层原子结构的平坦硼酚,这一创举违背了硼在单原子层极限之外形成非平面团簇的自然趋势。尽管以其有前途的电子特性而闻名,但是硼酚—一种单原子层厚的硼片的合成是具有挑战性的。与其类似的二维材料石墨烯不同的是石墨烯可以用像胶带一样简单的东西从固有的层状石墨中剥离出来,     

石墨烯-铜复合材料的研究现状

石墨烯具有良好的导电、导热及机械性能,不仅可以作为各种功能材料的良好载体,还可以作为制备先进金属基复合材料的理想增强相,以提高金属材料的强度和韧性。此类复合材料作为活塞环或活塞销等高摩擦内燃机配件的制备基体具有良好的特性。本文总结了近几年来关于石墨烯-铜纳米复合材料的最新研究进展,主要从催化材料、润滑添加剂、传感器等实际应用方面讲述了不同方法制备铜纳米颗粒修饰石墨复合材料的发展.     

纳米材料间“拉链”性能首获系统认知

正最近一期微纳米研究领域的国际标志性刊物《纳米尺度》(Nanoscale)上,发表了上海交通大学李寅峰教授课题组有关二维纳米材料晶界的最新研究成果,系统揭示了石墨烯和氮化硼面内杂化结构中晶界的力学、热学特性和机制。二维纳米材料具有传统材料无法企及的优异物理化学性能,其性能调控是材料学科和力学学科共同关注的热点。将不同     

典型纳米单晶铝构件损伤破坏的原子模拟

基于修正的镶嵌原子势函数描述原子间相互作用,建立纳米电机系统中两类典型铝构件--一维纳米单晶铝丝和二维纳米铝超薄膜受单向加载时损伤破坏过程和变形机制的原子模拟模型.通过分子动力学模拟得到两类纳米单晶铝构件的力学性能和变形机制及损伤初始化与累积过程,分析自由表面及原子间相互作用对纳米晶构件力学性能和变形机制的影响.研究结果表明, 一维和二维纳米铝构件的拉伸破坏过程分别趋于宏观韧性和脆性,一维构件可承受变形更高;二者拉伸断裂强度分别可达11.142 GPa和11.84 GPa,远高于宏观铝构件,弹性模量分别为76.332 GPa和76.6 GPa,接近宏观铝构件.     

石墨-金属复合材料的制备及应用

石墨烯有特殊的二维结构和优异的物理、化学及机械性能,作为强化相可以有效改善材料的强度、硬度、耐磨性、导电性等。高性能石墨烯-金属复合材料的应用广泛,既可作为结构材料使用,也可以作为超级电容器、锂电池、生物传感器和储氢材料。本文对石墨烯-金属复合材料的主要制备方法及及其应用做了简单的介绍,并概括了其今后可能的发展方向。     

碳纳米管/石墨烯球负载纳米镍的制备及性能

通过喷雾干燥技术和热处理工艺制备了碳纳米管/石墨烯球-纳米镍(CNTs/GR-Ni)复合材料,并对其吸附性能和催化性能进行了研究。结果表明:利用喷雾干燥技术并经适当热处理成功制备了碳纳米管/石墨烯负载纳米镍的复合材料,纳米镍颗粒均匀地分布在碳纳米管/石墨烯微米球的表面;碳纳米管/石墨烯-纳米镍具有优异的吸附性能和磁性分离性能;与单质镍相比,碳纳米管/石墨烯球-纳米镍具有优异的催化性能,将高氯酸铵的高温分解温度降低了135℃。     

纳米结构金属氧化物气敏材料的研究进展

具有纳米结构的金属氧化物由于纳米效应表现出了非常优异的气敏性能;以维度为线索,简要综述了零维、一维、二维和三维纳米结构金属氧化物气敏材料的制备方法和不同结构对其气敏性能的影响,最后指出了未来该领域的研究和发展方向。     

石墨烯增强AZ91镁基复合材料的力学性能

分别以质量分数为0.1%的氧化石墨烯和石墨烯纳米片为增强相制备了AZ91镁基复合粉和复合材料,分析了氧化石墨烯与AZ91镁合金的界面反应机理;测试了复合材料的力学性能并观察了拉伸断口形貌。结果表明:以氧化石墨烯为增强相复合材料的屈服强度、伸长率和显微硬度分别为224.85MPa,8.15%和70.14HV,与基体镁合金的相比分别提高了39.7%,35.4%和31.8%,高于以石墨烯纳米片为增强相复合材料的;氧化石墨烯因带有含氧官能团极易与镁合金粉混合均匀,且两者反应生成的MgO有利于提高石墨烯与镁合金基体的界面结合强度,从而提高复合材料的力学性能。